含磷氧化石墨烯原位复合的聚合物泡沫制备方法及产品技术

本发明专利技术公开了一种含磷氧化石墨烯原位复合的聚合物泡沫制备方法及产品，制备方法包括以下步骤：通过液体磷系阻燃剂与氧化石墨烯的酯交换反应，得含磷氧化石墨烯；将清洁的聚合物泡沫放入含磷氧化石墨烯的分散液中，放入真空烘箱中真空浸渍，取出后冷冻干燥，得含磷氧化石墨烯原位复合的聚合物泡沫。本发明专利技术具有提升聚合物泡沫阻燃抑烟、隔热性能且制备工艺简单、制备成本低的特点。单、制备成本低的特点。单、制备成本低的特点。

【技术实现步骤摘要】
含磷氧化石墨烯原位复合的聚合物泡沫制备方法及产品


[0001]本专利技术涉及一种聚合物泡沫，特别是一种含磷氧化石墨烯原位复合的聚合物泡沫制备方法及产品。

技术介绍

[0002]聚合物泡沫材料是一种具有密度低、优异的柔韧性、抗冲击等优点的多孔材料。近年来，聚合物泡沫材料被广泛应用在建筑，家用电器，电子器件等各个领域中。随着聚合物泡沫材料的逐步发展，已经被应用在舰船、航空航天、电子设备及许多尖端
中。同时，这些领域对材料的隔热保温、防火抑烟等性能的要求也越来越严格，但相当一部分的聚合物泡沫材料却因较差的阻燃性能、耐燃性和燃烧时会释放大量有毒气体等缺点，而被极大的限制了应用范围。
[0003]氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，是石墨经过一系列的氧化、超声剥离等手段得到的衍生物。石墨烯经过氧化处理后得到氧化石墨烯，仍保持着一种单层片状结构，拥有较大的比表面积和大π键共轭结构。氧化石墨烯由于其片状表面和边缘富含含氧官能团，具有易于加工和形成三维宏观组装的特性。正是因为高密度的羟基和羧基等基团的存在，使得氧化石墨烯具有良好亲水性，易分散于水中，能形成较为稳定的分散液。
[0004]同时，氧化石墨烯也是一种极具潜力的阻燃、抑烟填料。通常，当石墨烯及其衍生物添加到聚合物材料中时，可以提高材料的热稳定性，延迟聚合物引燃时间，有效地抑制火焰的蔓延，起着控制热释放速率和抑制有毒气体排放的作用。但是，当氧化石墨烯作为阻燃填料单独使用时，效果往往不太理想，当氧化石墨烯与其他阻燃剂共同使用或向其中引入阻燃元素时，会达到协同增效的效果。
[0005]在中国专利文献CN110180514A公开的“氧化石墨烯复合海绵及其制备方法和应用”中，公布了一种氧化石墨烯复合海绵及其制备方法和应用。将清洁的聚氨酯海绵进入到氧化石墨烯水溶液中，经过干燥处理后得到氧化石墨烯聚氨酯海绵。最后将氧化石墨烯聚氨酯海绵浸泡在乙醇水溶液中，二次干燥处理后得到氧化石墨烯复合海绵。这些将氧化石墨烯和聚合物泡沫复合的方法操作起来简单便捷，原料易得，耗时短，对环境污染小。但由于单独使用氧化石墨烯作为阻燃剂与聚氨酯泡沫复合，对复合泡沫减缓热释放作用有限，起不到很好的抑制热传递和阻隔燃烧时有害气体溢出的效果。
[0006]在中国专利文献CN114672993A公开的“一种基于氧化石墨烯的阻燃功能性棉织物及其制备方法”中，专利技术人将二乙基磷酰乙基三乙氧基硅烷、乙醇和去离子水混合均匀，剧烈搅拌12h，得到混合溶液。将氧化石墨烯、夹心型多酸加入所述混合溶液中，其超声处理1～3h，得到阻燃整理液。将经过清洗处理的棉织物在所述阻燃整理液中浸轧处理，依次烘干、焙烘，得到氧化石墨烯阻燃棉织物。然后浸入水合肼中进行还原反应，取出后洗涤，烘干，得阻燃功能性棉织物。该阻燃功能性棉织物具有安全性高、热稳定性良好、节能环保和高效阻燃等优点。但该方法复杂，使用试剂较为危险。
[0007]综上所述，现有的使用氧化石墨烯为阻燃填料的方法难以以一种简单、快速的方
法将氧化石墨烯填充到聚合物泡沫内部，难以兼顾在提升聚合物泡沫材料的阻燃抑烟性能同时提升其隔热、保温性能，而且普遍存在成本高、效率低的问题，无法在普通
中得到广泛应用。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于，提供一种含磷氧化石墨烯原位复合的聚合物泡沫制备方法及产品。本专利技术具有提升聚合物泡沫材料的阻燃抑烟、隔热保温性能，且制备工艺简单、成本低的特点。
[0009]本专利技术的技术方案：一种含磷氧化石墨烯原位复合的聚合物泡沫制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1、制备含磷氧化石墨烯：
[0011]S101、称取氧化石墨烯与催化剂，加入到液体磷系阻燃剂中，于165～215℃温度下，反应12～36h，得反应产物；
[0012]S102、将反应产物经离心处理后，用去离子水与无水乙醇交替洗涤2～4次，冷冻干燥24～48h后，得干燥的含磷氧化石墨烯；
[0013]S2、清洗聚合物泡沫材料：
[0014]S3、含磷氧化石墨烯原位复合至聚合物泡沫材料内部：
[0015]S301、将含磷氧化石墨烯以超声的方式均匀分散在溶剂中，超声0.5～5h后得到分散液；
[0016]S302、将清洁的聚合物泡沫浸入分散液，转移至真空烘箱中浸渍，真空烘箱温度为60～90℃，真空度为60～90kPa，浸渍时间为30～90min；
[0017]S303、取出聚合物泡沫，常压保持12～36h后，将聚合物泡沫转移至冷冻干燥机中冷冻干燥24～48h，得含磷氧化石墨烯原位复合的聚合物泡沫。
[0018]前述的含磷氧化石墨烯的制备及其在聚合物泡沫的应用中，步骤S101中，所述催化剂为单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、甲醇钠、氢氧化钾、氢氧化钠、叔丁醇钾、磺酸、三乙胺、对甲基苯磺酸、4
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二甲氨基吡啶中的任意一种；所述液体磷系阻燃剂为甲基磷酸二甲酯、磷酸三甲酯、亚磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、二乙基(羟甲基)磷酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。
[0019]前述的含磷氧化石墨烯的制备及其在聚合物泡沫的应用中，步骤S101中，所述氧化石墨烯与催化剂的质量比为(5～15):1；氧化石墨烯与液体磷系阻燃剂的质量比为1：(20～60)。
[0020]前述的含磷氧化石墨烯的制备及其在聚合物泡沫的应用中，步骤S2中，所述聚合物泡沫为聚氨酯泡沫、一步法聚酰亚胺泡沫、三聚氰胺泡沫、有机硅泡沫、聚对苯二甲酸乙二醇酯泡沫中的任意一种，所述聚合物泡沫的开孔度为60～100％。
[0021]前述的含磷氧化石墨烯的制备及其在聚合物泡沫的应用中，步骤S2中，聚合物泡沫材料的清洗方法为：用去离子水和无水乙醇交替清洗聚合物泡沫2～5次，清洗干净后放置于80～100℃烘箱中干燥3～8h，得清洁的聚合物泡沫。
[0022]前述的含磷氧化石墨烯的制备及其在聚合物泡沫的应用中，步骤S301中，用于分散含磷氧化石墨烯的溶剂为去离子水、无水乙醇中的任意一种或两种的混合物。
[0023]前述的含磷氧化石墨烯的制备及其在聚合物泡沫的应用中，步骤S301中，所述分散液的浓度为3～20mg/ml；
[0024]本方案还包括一种含磷氧化石墨烯原位复合的聚合物泡沫，是由上述任一所述的制备方法制备得到的。
[0025]前述的含磷氧化石墨烯原位复合的聚合物泡沫，与未复合的聚合物泡沫相比，极限氧指数值提升百分比为30.0～75.0％，导热系数值降低百分比为20.0～40.0％，平均吸声系数提升百分比为110.0～260.0％，最大烟气比光密度值降低百分比为35.0～60.0％。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027]本专利技术选择首先通过氧化石墨烯表面和边缘的大量含氧官能团(如环氧基、羟基和羧基)所提供的反应位点，与液体磷系阻燃剂通过酯交换反应，将阻燃元素
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磷，有目的地引入氧化石墨烯片层中，制备出了一种新型含磷氧化石墨烯，实现磷系阻燃片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含磷氧化石墨烯原位复合的聚合物泡沫制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备含磷氧化石墨烯：S101、称取氧化石墨烯与催化剂，加入到液体磷系阻燃剂中，于165～215℃温度下，反应12～36h，得反应产物；S102、将反应产物经离心处理后，用去离子水与无水乙醇交替洗涤、冷冻干燥，得干燥的含磷氧化石墨烯；S2、清洗聚合物泡沫材料，得清洁的聚合物泡沫；S3、含磷氧化石墨烯原位复合至聚合物泡沫材料内部：S301、将含磷氧化石墨烯以超声的方式均匀分散在溶剂中，超声0.5～5h后得到分散液；S302、将清洁的聚合物泡沫浸入分散液，转移至真空烘箱中浸渍，真空烘箱温度为60～90℃，真空度为60～90kPa，浸渍时间为30～90min；S303、取出聚合物泡沫，常压保持12～36h后，冷冻干燥24～48h，得含磷氧化石墨烯原位复合的聚合物泡沫。2.根据权利要求1所述的一种含磷氧化石墨烯原位复合的聚合物泡沫制备方法，其特征在于：步骤S101中，所述催化剂为单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、甲醇钠、氢氧化钾、氢氧化钠、叔丁醇钾、磺酸、三乙胺、对甲基苯磺酸、4
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二甲氨基吡啶中的任意一种；所述液体磷系阻燃剂为甲基磷酸二甲酯、磷酸三甲酯、亚磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、二乙基(羟甲基)磷酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种含磷氧化石墨烯的制备方法及其在聚合物泡沫中的应用，其特征在于：步骤S101中，所述氧化石墨烯与催化剂的质量比为(5～15):1；氧化石墨烯与液体磷系阻燃剂的质量比为1：(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙高辉，张卉嬴，韩世辉，段天娇，王君，陈蓉蓉，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：